北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng).ppt

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北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng),廣州市沃天電子科技有限公司,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)概述,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是由中國自行研發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS），是繼美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）定位系統(tǒng)之后世界第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為“北斗一代”和“北斗二代”，分別由4顆（兩顆工作衛(wèi)星、兩顆備用衛(wèi)星）和35顆北斗定位衛(wèi)星、地面控制中心為主的地面部份、北斗用戶終端三部分組成。北斗定位系統(tǒng)可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位服務(wù)，定位精度可達數(shù)十納秒(ns)的同步精度，其精度與GPS相當。中國在2000年至2007年先后發(fā)射了四顆“北斗一號”衛(wèi)星，這種區(qū)域性(中國境內(nèi))的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，正在為中國陸地交通、航海、森林防火等領(lǐng)域提供著良好服務(wù)。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射時間,北斗一號導(dǎo)航定位衛(wèi)星由中國空間技術(shù)研究院研究制造,四顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星的發(fā)射時間分別為：日期火箭衛(wèi)星軌道2000年10月31日長征三號甲北斗-1A地球靜止軌道140E2000年12月21日長征三號甲北斗-1BGEO80E2003年05月25日長征三號甲北斗-1CGEO110.5E第三顆是備用衛(wèi)星2007年02月03日長征三號甲北斗-1DGEO86E第四顆是備用衛(wèi)星2007年04月14日長征三號甲北斗-2A中地球軌道(21500KM)北斗二代首顆衛(wèi)星,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航歷史,我國早在60年代末就開展了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研制工作，但由于多種原因而夭折。在自行研制“子午儀”定位設(shè)備方面起步較晚，以致后來使用的大量設(shè)備中，基本上依賴進口。70年代后期以來，國內(nèi)開展了探討適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的體制研究。先后提出過單星、雙星、三星和3-5星的區(qū)域性系統(tǒng)方案，以及多星的全球系統(tǒng)的設(shè)想，并考慮到導(dǎo)航定位與通信等綜合運用問題，但是由于種種原因，這些方案和設(shè)想都沒能夠得到實現(xiàn)。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)歷史回顧,1983年，“兩彈一星”功勛獎?wù)芦@得者陳芳允院士和合作者提出利用兩顆同步定點衛(wèi)星進行定位導(dǎo)航的設(shè)想，經(jīng)過分析和初步實地試驗，證明效果良好，這一系統(tǒng)被稱為“雙星定位系統(tǒng)”。雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)為我國“九五”列項，其工程代號取名為“北斗一號”。雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)是一種全天候、高精度、區(qū)域性的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可實現(xiàn)快速導(dǎo)航定位、雙向簡短報文通信和定時授時3大功能，其中后兩項功能是全球定位系統(tǒng)(GPS)所不能提供的，且其定位精度在我國地區(qū)與GPS定位精度相當。整個系統(tǒng)由兩顆地球同步衛(wèi)星(分別定點于東經(jīng)80度和東經(jīng)140度36000公里赤道上空)、中心控制系統(tǒng)、標校系統(tǒng)和用戶機4大部分組成，各部分間由出站鏈路(即地面中心至衛(wèi)星至用戶鏈路)和入站鏈路(即用戶機至衛(wèi)星中心站鏈路)相連接。中心站以特定的頻率發(fā)射H地球同步衛(wèi)星分別向各自天線波束覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有用戶廣播。當用戶需要進行定位／通信服務(wù)時，相對于接收信號(出站信號)某一幀，提出申請服務(wù)項目并發(fā)送入站信號，經(jīng)兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到地面中心，地面中心接到此信號后，解調(diào)出用戶發(fā)送的信息，測量出用戶至兩顆衛(wèi)星的距離，對定位申請計算用戶的地理坐標，由于H顆衛(wèi)星的位置是已知的，分別為兩球的球心，另一球面是基本參數(shù)已確定的地球參考橢球面3球交會點為測量的用戶位置。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)近代發(fā)展,一代“北斗”采用的基本技術(shù)路線最初來自于陳芳允先生的“雙星定位”設(shè)想，正式立項是在1994年。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、地面控制中心站和用戶終端等3部分構(gòu)成?？臻g部分即“北斗”一號由兩顆工作衛(wèi)星和兩顆備份衛(wèi)星組成，突出特點是構(gòu)成系統(tǒng)的空間衛(wèi)星數(shù)目少、用戶終端設(shè)備簡單、一切復(fù)雜性均集中于地面中心處理站。兩顆定位衛(wèi)星分別發(fā)射于2000年10月31日和12月21日，備份星于2003年5月25日、2007年02月03日發(fā)射。,北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)構(gòu)成,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成有：兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星、地面中心站、用戶終端。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基本工作原理是“雙星定位”：以2顆在軌衛(wèi)星的已知坐標為圓心，各以測定的衛(wèi)星至用戶終端的距離為半徑，形成2個球面，用戶終端將位于這2個球面交線的圓弧上。地面中心站配有電子高程地圖，提供一個以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。用數(shù)學(xué)方法求解圓弧與地球表面的交點即可獲得用戶的位置。,北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)原理,用戶利用一代“北斗”定位的辦法是這樣的，首先是用戶向地面中心站發(fā)出請求，地面中心站再發(fā)出信號，分別經(jīng)兩顆衛(wèi)星反射傳至用戶，地面中心站通過計算兩種途徑所需時間即可完成定位。一代“北斗”與GPS系統(tǒng)不同，對所有用戶位置的計算不是在衛(wèi)星上進行，而是在地面中心站完成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用戶的位置及時間信息，并負責整個系統(tǒng)的監(jiān)控管理。由于在定位時需要用戶終端向定位衛(wèi)星發(fā)送定位信號，由信號到達定位衛(wèi)星時間的差值計算用戶位置，所以被稱為“有源定位”。,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航二代系統(tǒng),繼美國的GPS系統(tǒng)升級，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)擴建，以及歐盟的“伽利略計劃”之后，中國也將繼續(xù)升級自己的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)——“北斗第二代導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)”?！氨倍芬惶枌?dǎo)航系統(tǒng)”是區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗二代衛(wèi)星可實現(xiàn)全球的定位與導(dǎo)航?！氨倍返诙鷮?dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)”將由５顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式：開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。其中5顆靜止軌道衛(wèi)星，即高度為36000公里的地球同步衛(wèi)星；5顆靜止軌道衛(wèi)星在赤道上空的分布為：58.75oE,80oE,110.5oE,140oEand160oE，提供RNSS和RDSS信號鏈路。30顆非靜止軌道衛(wèi)星由27顆中軌（MEO）衛(wèi)星和3顆傾斜同步（IGSO）衛(wèi)星組成，提供RNSS信號鏈路?27顆MEO衛(wèi)星分布在傾角為55度的三個軌道平面上，每個面上有9顆衛(wèi)星，軌道高度為21500公里。,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)二代技術(shù)要點,每顆COMPASS衛(wèi)星都發(fā)射4個頻率的載波信號用于導(dǎo)航：1561.098MHz(B1),1589.742MHz(B1-2)，1207.14MHz(B2),1268.52MHz(B3)每個載波信號均有正交調(diào)制的普通測距碼（I支路）和精密測距碼（Q支路）。衛(wèi)星以不同地址碼區(qū)分（CDMA）。開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費提供定位、測速和授時服務(wù)，定位精度為10米，授時精度為50納秒，測速精度為0.2米／秒。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)二代突破,第二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)與第一代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在體制上的差別主要是：第二代用戶機可免發(fā)上行信號，不再依靠中心站電子高程圖處理或由用戶提供高程信息，而是直接接收衛(wèi)星單程測距信號自己定位，系統(tǒng)的用戶容量不受限制，并可提高用戶位置隱蔽性。其代價是：測距精度要由星載高穩(wěn)定度的原子鐘來保證，所有用戶機使用穩(wěn)定度較低的石英鐘，其時鐘誤差作為未知數(shù)和用戶的三維未知位置參數(shù)一起由4個以上的衛(wèi)星測距方程來求解。這就要求用戶在每一時刻至少可見4顆以上幾何位置合適的衛(wèi)星進行測距，從而使得星座所需衛(wèi)星數(shù)量大大增多，系統(tǒng)投資將顯著增加。二代“北斗”可稱“中國的GPS”我國發(fā)展二代‘北斗’不會采取一步到位的方式，也不會停掉一代，另外發(fā)展二代。我們會在一代的基礎(chǔ)上不斷補充衛(wèi)星數(shù)，增加其功能，提高其整體水平。發(fā)展二代“北斗”的工作比一代要復(fù)雜得多，衛(wèi)星技術(shù)、地面站的完善、用戶終端的開發(fā)、關(guān)于原子鐘的各項基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究……這是一項長期的系統(tǒng)工程。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航衛(wèi)星要點,“北斗”一號第三顆衛(wèi)星的準確入軌和成功定點，為發(fā)展我國二代“北斗”的關(guān)鍵技術(shù)提供了準備。“北斗”一號備份衛(wèi)星上新裝載了用于衛(wèi)星定位的激光反射器，能夠參照其他星，把自身位置精確定格在幾個厘米的尺度以內(nèi)。這顆衛(wèi)星已定位成功，表明這種技術(shù)是有效而可靠的。這樣，當我們不斷發(fā)射新的衛(wèi)星構(gòu)建二代“北斗”體系時，眾多衛(wèi)星就會找準自己的位置，構(gòu)成符合標準的網(wǎng)絡(luò)。此外，“北斗”一號的4顆星壽命都是8年，專家正不斷研究，預(yù)計下一次發(fā)射的衛(wèi)星壽命就能達到10年左右了；而目前ＧＰＳ衛(wèi)星的壽命都是12年左右，ＧＬＯＮＡＳＳ衛(wèi)星的壽命則是３到５年。我國計劃從2009年開始每年發(fā)射6顆北斗定位衛(wèi)星，初步形成4顆靜止衛(wèi)星，12顆中軌星，9顆高軌星的北斗2代導(dǎo)航衛(wèi)星，在中國取代GPS系統(tǒng)。,北斗一代,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星進行防震試驗北斗一代（BD-1）系統(tǒng)介紹：“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是我國獨立自主研制的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是一種新型、全天候、較高精度、區(qū)域性（中國境內(nèi)）的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有快速定位（導(dǎo)航）、雙向簡短報文通信和定時三大功能，目前已經(jīng)正式投入運行，這標志著該系統(tǒng)進入了實際應(yīng)用階段。該系統(tǒng)由四顆靜止衛(wèi)星組成，其軌位分別是：80E；110．5E，140E，86E導(dǎo)航定位使用頻段是：1610---1626．5MHz（L頻段，上行鏈路）2483．5---2500MHz（S頻段，下行鏈路）目前在國際電聯(lián)的公布資料是：CHINASAT-31/32/33。,北斗二代,北斗二代（COMPASS-）系統(tǒng)介紹：COMPASS-系統(tǒng)是繼BD-1系統(tǒng)后的中國新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前正處于研制階段。該系統(tǒng)共由25顆靜止衛(wèi)星及兩個移動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具體參數(shù)是：工作區(qū)域：全球衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)：中軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，由9顆星組成，軌道高度是22000KM；高軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，由12顆星組成，軌道高度是36000KM；靜止衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，由4顆星組成，其中軌位分別是：58．75E；80E；110．5E；140E。頻帶：1164---1215MHz（下行）1260---1300MHz（下行）1300---1350MHz（上行）目前在國際電聯(lián)的公布資料是：COMPASS-H/M/58．75E/80E/110．5/140E國產(chǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)演示,北斗系統(tǒng)四大功能,北斗系統(tǒng)四大功能短報文通信：北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息。精密授時：北斗系統(tǒng)具有精密授時功能，可向用戶提供20ns-100ns時間同步精度。定位精度：水平精度100米(1σ)，設(shè)立標校站之后為20米(類似差分狀態(tài))。工作頻率：2491.75MHz。系統(tǒng)容納的最大用戶數(shù)：每小時540000戶。,北斗應(yīng)用五大優(yōu)勢,北斗應(yīng)用五大優(yōu)勢1.同時具備定位與通信功能，無需其他通信系統(tǒng)支持。2.覆蓋中國及周邊國家和地區(qū)，24小時全天候服務(wù)，無通信盲區(qū)。3.特別適合集團用戶大范圍監(jiān)控與管理，以及無依托地區(qū)數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。4.獨特的中心節(jié)點式定位處理和指揮型用戶機設(shè)計，可同時解決“我在哪”和“你在哪”。5.自主系統(tǒng)，高強度加密設(shè)計，安全、可靠、穩(wěn)定，適合關(guān)鍵部門應(yīng)用。,國產(chǎn)北斗海上搜索定位系統(tǒng),國產(chǎn)北斗海上搜索定位系統(tǒng)“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)比較1、覆蓋范圍：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋我國本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約70一140，北緯5一55。GPS是覆蓋全球的全天候?qū)Ш较到y(tǒng)。能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到6-9顆衛(wèi)星(實際上最多能觀測到11穎)。2、衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設(shè)置2顆地球同步衛(wèi)星顆衛(wèi)星的赤道角距約60。GPS是在6個軌道平面上設(shè)置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角55，軌道面赤道角距60。航衛(wèi)星為準同步軌道，繞地球一周11小時58分。3、定位原理：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導(dǎo)航。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是被動式偽碼單向測距三維導(dǎo)航。由用戶設(shè)備獨立解算自己三維定位數(shù)據(jù)。“北斗一號”的這種工作原理帶來兩個方面的問題，一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性，這在軍事上相當不利，另一方面由于設(shè)備必須包含發(fā)射機，因此在體積、重量上、價格和功耗方面處于不利的地位。4、定位精度：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)三維定位精度約幾十米，授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼目前己由16m提高到6m，C/A碼目前己由25-100m提高到12m，授時精度日前約20ns。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航相關(guān)圖片,,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng),GPS定位器廠家：,